一種基於智能模組的空調冷源控制系統的製作方法

2023-12-12 12:25:52 2

本發明涉及一種基於智能模組的空調冷源控制系統。

背景技術：

在工廠、集中供冷站等較為複雜的中央空調系統中，冷源站往往包含多臺制冷機組、水泵、冷卻塔風機等設備，目前一般常採用樓宇設備自控系統或可編程邏輯控制器來構建控制系統，這兩種方式都是面向點的控制，一臺設備包含若干個控制點，在實施自動控制系統時，就需要進行比較複雜的基於點為對象的控制邏輯組態，在增加或減少設備時，需要對之前的控制軟體重新進行編程組態、甚至是推翻重新來做，且整個控制系統需要進行重新調試，這不光要花費較長的調試時間而且要投入較多人力和成本。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基於智能模組的空調冷源控制系統，該基於智能模組的空調冷源控制系統將具有密切邏輯關係的空調冷源設備劃分為若干模組，對應每個模組配置獨立的模組智能控制單元，可獨立實現空調冷源的製備和智能化運行，模組智能控制單元用於實現對模組設備的智能化控制。

本發明通過以下技術方案得以實現。

本發明提供的一種基於智能模組的空調冷源控制系統，包括多套智能模組；所述智能模組中包括制冷機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機、冷凍水泵變頻裝置、模組智能控制器，冷凍水泵、制冷機組、冷卻塔風機、冷卻水泵、制冷機組依次管道連接，冷凍水泵均通過冷水回水支管管道接入自回水總管，制冷機組均通過冷水供水支管管道接出至供水總管，制冷機組、冷卻水泵、冷凍水泵變頻裝置均由模組智能控制器連接控制，冷凍水泵變頻裝置連接控制冷凍水泵，模組智能控制器均連接至網絡交換機。

所述冷凍水泵還連接有冷水泵電力監測儀，冷水泵電力監測儀由模組智能控制器連接控制；所述制冷機組還接有制冷機組電力監測儀，制冷機組電力監測儀由模組智能控制器連接控制。

所述冷凍水泵和制冷機組之間的管道連接上設置有電動冷水連通閥，電動冷水連通閥由模組智能控制器連接控制。

所述冷卻水泵和制冷機組之間的管道連接上設置有電動冷卻水連通閥，電動冷卻水連通閥由模組智能控制器連接控制。

所述制冷機組和冷卻塔風機之間的管道連接上設置有電動冷卻塔進水閥，電動冷卻塔進水閥由模組智能控制器連接控制。

所述冷凍水泵和制冷機組的管道連接上設置有冷水回水溫度傳感器和冷水流量傳感器，冷水回水溫度傳感器和冷水流量傳感器均連接至模組智能控制器。

所述冷卻塔風機接有塔風機電力監測儀和塔風機變頻裝置，塔風機電力監測儀和塔風機變頻裝置均由模組智能控制器連接控制。

所述冷卻水泵接有冷卻水泵電力監測儀和冷卻水泵變頻裝置，冷卻水泵電力監測儀和冷卻水泵變頻裝置均由模組智能控制器連接控制。

所述冷水供水支管上設置有冷水供水溫度傳感器，冷水供水溫度傳感器通信連接至模組智能控制器。

所述智能模組數量為三套，分別為第一智能模組、第二智能模組、第三智能模組。

本發明的有益效果在於：將具有密切邏輯關係的空調冷源設備劃分為若干模組，對應每個模組配置獨立的模組智能控制單元，可獨立實現空調冷源的製備和智能化運行，模組智能控制單元用於實現對模組設備的智能化控制。

附圖說明

圖1是本發明的連接示意圖；

圖中：1-制冷機組，2-冷凍水泵，3-冷卻水泵，4-冷卻塔風機，5-冷水回水溫度傳感器，6-冷水供水溫度傳感器，7-冷水流量傳感器，8-冷卻水供水溫度傳感器，9-冷卻水回水溫度傳感器，10-冷水供水支管，11-冷水回水支管，12-冷卻水供水管，13-冷卻水回水管，14-制冷機組電力監測儀，15-冷水泵電力監測儀，16-冷卻水泵電力監測儀，17-塔風機電力監測儀，18-冷凍水泵變頻裝置，19-冷卻水泵變頻裝置，20-塔風機變頻裝置，21-電動冷水連通閥，22-電動冷卻水連通閥，23-電動冷卻塔進水閥，24-模組智能控制器，25-供水總管，26-回水總管，27-第一智能模組，28-第二智能模組，29-第三智能模組，30-網絡交換機。

具體實施方式

下面進一步描述本發明的技術方案，但要求保護的範圍並不局限於所述。

如圖1所示的一種基於智能模組的空調冷源控制系統，包括多套智能模組；所述智能模組中包括制冷機組1、冷凍水泵2、冷卻水泵3、冷卻塔風機4、冷凍水泵變頻裝置18、模組智能控制器24，冷凍水泵2、制冷機組1、冷卻塔風機4、冷卻水泵3、制冷機組1依次管道連接，冷凍水泵2均通過冷水回水支管11管道接入自回水總管26，制冷機組1均通過冷水供水支管10管道接出至供水總管25，制冷機組1、冷卻水泵3、冷凍水泵變頻裝置18均由模組智能控制器24連接控制，冷凍水泵變頻裝置18連接控制冷凍水泵2，模組智能控制器24均連接至網絡交換機30。

所述冷凍水泵2還連接有冷水泵電力監測儀15，冷水泵電力監測儀15由模組智能控制器24連接控制；所述制冷機組1還接有制冷機組電力監測儀14，制冷機組電力監測儀14由模組智能控制器24連接控制。

所述冷凍水泵2和制冷機組1之間的管道連接上設置有電動冷水連通閥21，電動冷水連通閥21由模組智能控制器24連接控制。

所述冷卻水泵3和制冷機組1之間的管道連接上設置有電動冷卻水連通閥22，電動冷卻水連通閥22由模組智能控制器24連接控制。

所述制冷機組1和冷卻塔風機4之間的管道連接上設置有電動冷卻塔進水閥23，電動冷卻塔進水閥23由模組智能控制器24連接控制。

所述冷凍水泵2和制冷機組1的管道連接上設置有冷水回水溫度傳感器5和冷水流量傳感器7，冷水回水溫度傳感器5和冷水流量傳感器7均連接至模組智能控制器24。

所述冷卻塔風機4接有塔風機電力監測儀17和塔風機變頻裝置20，塔風機電力監測儀17和塔風機變頻裝置20均由模組智能控制器24連接控制。

所述冷卻水泵3接有冷卻水泵電力監測儀16和冷卻水泵變頻裝置19，冷卻水泵電力監測儀16和冷卻水泵變頻裝置19均由模組智能控制器24連接控制。

所述冷水供水支管10上設置有冷水供水溫度傳感器6，冷水供水溫度傳感器6通信連接至模組智能控制器24。

所述智能模組數量為三套，分別為第一智能模組27、第二智能模組28、第三智能模組29。

基於上述，本發明將具有密切邏輯關係的空調冷源設備劃分為若干模組，對應每個模組配置獨立的模組智能控制單元，構成1套智能模組，1套典型的智能模組包括：1套模組智能控制單元、1臺制冷機組、1臺冷水泵、1臺冷卻水泵、1臺冷卻塔風機、1隻電動冷水連通閥、1隻電動冷卻水連通閥、1隻電動冷卻塔進水閥；每套智能模組可獨立實現空調冷源的製備和智能化運行，模組智能控制單元用於實現對模組設備的智能化控制。

其中，1套模組智能控制單元包括：1臺模組智能控制器24、1隻冷水回水溫度傳感器5、1隻冷水供水溫度傳感器6、1隻冷卻水供水溫度傳感器8、1隻冷卻水回水溫度傳感器9，1隻冷水流量傳感器7，1隻制冷機組電力監測儀14、1隻冷水泵電力監測儀15、1隻冷卻水泵電力監測儀16、1隻冷卻塔風機電力監測儀17、1臺冷水泵變頻控制裝置18、1臺冷卻水泵變頻控制裝置19、1臺冷卻塔風機變頻控制裝置20、1隻電動冷水連通閥21、1隻電動冷卻水連通閥22、1隻電動冷卻塔進水閥23。制冷機組1冷凝器、冷卻水泵3、冷卻塔塔風機4、電動冷卻水連通閥22、電動冷卻塔進水閥23、冷卻水供水管12、冷卻水回水管13構成冷卻水循環，制冷機組1蒸發器、冷水泵2、電動冷水連通閥21、冷水供水支管10、冷水回水支管11構成冷水循環。

本發明的第一個特點是模組內自動控制。每個模組通過內部的模組智能控制單元對模組內設備進行聯動啟停，模組智能控制單元根據採集到的相關環境參數進行自動運算，通過智能控制單元內置的變頻控制裝置對冷水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機進行轉速調節，以達到節約能耗的目的。

本發明的第二個特點是模組間無中心群優化。各模組的模組智能控制單元通過乙太網連接在一起，模組間通過通信方式互相共享運行數據，這些數據包括模組內設備的運行狀態、模組工藝參數等，模組智能控制單元自動將其它模組共享的運行數據與本模組的運行數據進行整合運算，確定本模組需承擔的冷量輸出、並以達到能效最優化為目標自動調整模組內各個設備的運行狀態，本模組不直接幹涉其它模組的工作狀態。

本發明的第三個特點是模組間故障自動互備。當同時運行的多臺智能模組中一臺或幾臺發生故障時，發生故障模組的模組智能控制單元將停止本模組其它設備的運行，而正常運行的智能模組檢測到有模組發生故障後，會將故障模組的數據剔除，重新與其它正常運行模組建立新的運行方案，並相應增大自身冷量的輸出，以補償因模組故障而減少的冷量。

本發明的第四個特點是模組間的智能群控。模組內的模組智能控制單元通過採集到的本模組和其它模組運行參數計算出當前總負荷，再通過內置的增減模組策略來判斷當前負荷需求下本模組需要停止還是運行，從而達到智能群控、節約能耗的目的。

本發明的第五個特點是模組間自動聲明和自動撤銷。當需要增加模組時，只需要將新增模組的模組智能控制單元的通信通過乙太網與其它模組的模組智能控制單元連接起來，其它模組會自動掃描到該新增模組後，將新增模組的聲明註冊到本模組的算法模型中，從而自動建立新的控制方案；當需要撤銷模組時，只需要將擬撤銷模組的模組智能控制單元的通信與其它模組的模組智能控制單元斷開，其它模組會自動從各自的算法模型中撤銷該模組，並重新自動建立控制方案。

由此，基於上述方案，制冷機組1冷凝器、冷卻水泵3、冷卻塔塔風機4、電動冷卻水連通閥22、電動冷卻塔進水閥23、冷卻水供水管12、冷卻水回水管13構成冷卻水循環，制冷機組1蒸發器、冷水泵2、電動冷水連通閥21、冷水供水支管10、冷水回水支管11構成冷水循環。

本發明的技術方案經三套智能模塊的設置進行實踐測試，故此處以三套智能模塊為例詳述。

正常運行時，模組智能控制器24將智能模組27中的制冷機組1、冷凍水泵2、冷卻水泵3、冷卻塔風機4、電動冷水連通閥21、電動冷卻水連通閥22、電動冷卻塔進水閥23根據內置的控制邏輯按順序啟動或打開。模組智能控制器24通過冷卻水供水溫度傳感器8，冷卻水回水溫度傳感器9，採集冷卻水供水溫度和回水溫度經過內置算法運算後，分別控制冷卻水泵變頻控制裝置19、冷卻塔風機變頻控制裝置20來調整冷卻水泵3、冷卻塔風機4的轉速，使冷卻水供水溫度和回水溫度達到預期控制目標；模組智能控制器24通過冷水回水溫度傳感器5，冷水供水溫度傳感器6，冷水流量傳感器7，採集冷水供水溫度、回水溫度、冷水支管流量用以計算本模組的負荷，並通過網絡交換機30使用乙太網與其它模組的模組智能控制器通信，將其它模組的運行狀態和負荷情況收集過來，使用內置優化算法，控制冷水泵變頻控制裝置18來調整冷水泵2的轉速，使冷水供水溫度和回水溫度達到預期控制目標；當末端負荷增大到一定程度時，第一智能模組27、第二智能模組28、第三智能模組29的模組智能控制器通過數據交互，根據智能群控策略，此時無故障且處於停止狀態的智能模組的模組智能控制器判斷啟動本模組的條件滿足則啟動本模組，用以滿足末端負荷變大的要求，其它運行模組檢測到有新增的模組後，重新進行數據交互，並建立新的算法模型，通過運算調整冷水泵的轉速；當末端負荷減小到一定程度時，第一智能模組27、第二智能模組28、第三智能模組29的模組智能控制器通過數據交互，根據智能群控策略，此時正常運行的智能模組的模組智能控制器判斷停止本模組的條件滿足則停止本模組，其它運行模組檢測到有模組減少後，重新進行數據交互，建立新的算法模型，通過運算調整冷凍水泵的轉速，保證在滿足末端負荷需求的前提下儘可能節約能耗；

當智能模組中的制冷機組1、冷水泵2、冷卻水泵3、冷卻塔風機4、電動冷水連通閥21、電動冷卻水連通閥22、電動冷卻塔進水閥23中的一個或多個出現故障時，模組內的模組智能控制器24會自動停止本模組，並將模組故障信息通過乙太網通信方式告知其它正常運行模組，其它運行模組更新數據後，通過運算重新調整冷水泵的轉速，而其它停止的模組檢測到故障模組信息後，根據當前末端負荷並結合智能群控邏輯判斷是否需要啟動本模組，滿足增機要求時，則啟動本模組。

當一個基於智能模組的空調冷源控制系統在已有第一智能模組27、第二智能模組28、第三智能模組29基礎上還需要增加智能模組時，只需要將新增智能模組的模組智能控制單元的通信通過乙太網與其它模組的模組智能控制單元連接起來，其它模組會自動掃描到新增智能模組後，將新增智能模組聲明到自己的算法模型中，運算中會加入新增智能模組的運行數據，從而建立新的冷量輸出；當一個基於智能模組的空調冷源控制系統在已有第一智能模組27、第二智能模組28、第三智能模組29基礎上需要減少智能模組時，只需要將需減少智能模組的模組智能控制單元的通信與其它模組的模組智能控制單元斷開，其它模組通過掃描會自動在算法模型中撤銷需減少智能模組，運算中不會再使用減少模組的運行數據。